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Diversificando el uso de la Energía Solar

Investigación de tecnologías de tratamiento, reutilización y control para la sostenibilidad futura de la depuración de aguas residuales (ITACA)

CIESOL responsiva
CONTACTOS
F. Gabriel Acién
FUENTE DE FINACIACIÓN

Centro para el Desarrollo Tecnológico Industrial, CDTI y Aqualia S.A.

FECHA DE INICIO

02/2013

FECHA DE FINALIZACIÓN

08/2014

 

Participantes:

  • Aqualia S.A.

  • Departamento de Ingeniería, Universidad de Almería

  • Estación Experimental Las Palmerillas, Fundación Cajamar

Situación: Finalizado

Resumen:

El proyecto ITACA se plantea como un conjunto de actuaciones paralelas al establecimiento de una planta industrial de producción de microalgas mediante depuración de aguas residuales por parte de AQUALIA S.A. en Chiclana, España, empleando reactores abiertos. El objetivo del mismo es analizar y modelizar el comportamiento de los consorcios de microalgas y bacterias en función de las condiciones de operación y proponer estrategias de diseño, operación y control que permitan optimizar el funcionamiento de los reactores a ubicar en Chiclana, y alcanzar así los objetivos de depuración de agua y producción de biomasa deseados. Los reactores a optimizar serán reactores raceway, los cuales son ampliamente utilizados en la producción de microalgas por su bajo coste. Estos reactores presentan limitaciones relacionadas con la transferencia de materia, así como son difíciles de controlar ya que se encuentran abiertos y carecen en la mayoría de los casos de actuadores o sistemas de control adecuados. Además, al tratarse de consorcios de bacterias con microalgas para la depuración de aguas residuales el comportamiento de estos sistemas es distinto del uso habitual de estos reactores para la producción de microalgas por lo que su operación y control se dificulta aún más. Se pretende identificar y resolver estos problemas, y desarrollar un modelo basado en primeros principios que permita optimizar el diseño, operación y control de este tipo de reactores y por tanto su rendimiento. Los organismos ejecutores del proyecto serán el Departamento de Ingeniería Química de la Universidad de Almería (DIQ), en colaboración con el Departamento de Lenguajes y Computación de la Universidad de Almería así como con la Estación Experimental Las Palmerillas de la Fundación Cajamar. Todos ellos constituyen un ente ejecutor único a todos los efectos. Se trata por tanto de un proyecto multidisciplinar en el que se requiere una estrecha colaboración de los grupos participantes para lograr los objetivos deseados.

Objetivos: 

  • Puesta a punto de métodos de cuantificación

  • Modelización en condiciones de laboratorio

  • Modelización en condiciones reales

  • Verificación a mayor escala

Resultados durante 2014:

e los resultados obtenidos hasta ahora se puede concluir que la utilización de consorcios de microalgas y bacterias para la depuración de aguas de primario es factible, sin bien debe optimizarse el manejo de estos consorcios para maximizar su rendimiento. Se han puesto a punto las diferentes metodologías necesarias para estudiar estos sistemas, destacando la puesta a punto de un método de cuantificación de la población de microalgas y bacterias presentes, si bien es necesario poner a punto un método que mida la actividad de estos consorcios. Los sistemas puestos a punto en interno permiten estudiar con precisión estos sistemas, concluyéndose que los consorcios están mayoritariamente formados por microalgas siendo baja la presencia de bacterias. Esto puede ser inadecuado ya que las bacterias son las que degradan a mayor velocidad la materia orgánica, produciéndose una producción excesiva de oxígeno y un desequilibrio del consumo/producción de nutrientes. Es por ello que se debe incrementar la presencia de bacterias por optimización del aporte de aire o uso de recirculación de lodos. En externo se ha comprobado la viabilidad de llevar a cabo este proceso con aguas y condiciones reales, observándose comportamientos análogos a los determinados en interno. Los valores obtenidos de producción de biomasa son elevados pero la optimización del manejo de estos sistemas debe permitir incrementar su eficiencia y capacidad de depuración.

Publicaciones:

  • Sepúlveda, C., Acién, F.G., Gómez, C., Jiménez-Ruíz, N., Riquelme, C., Molina-Grima, E. Utilization of centrate for the production of the marine microalgae Nannochloropsis gaditana. Algal Research, 2015. Aceptado.
  • Posadas, E., Morales,M.M., Gomez,C., Acién, F.G., Muñoz, R. Influence of pH and CO2 source on the performance of microalgae-based secondary domestic wastewater treatment in outdoors pilot raceways. Chemical Engineering Journal 2014. Aceptado.
  • Ramos-Suárez, J.L., García-Cuadra, F., Acién, F.G., Carreras, N. Benefits of combining anaerobic digestion and amino acid extraction from microalgae. Chemical Engineering Journal 2014. 258: 1–9.
  • Tran, K. C., Mendoza Martin, J. L., Heaven, S., Banks, C.J., Acien Fernandez, F.G., Molina Grima, E. Cultivation and anaerobic digestion of Scenedesmus spp. grown in a pilot-scale open raceway'. Algal Research 2014. 5, 95–102
  • Costache, T. A., Acién Fernández F.G., Morales, M.M., Fernández-Sevilla, J.M., Stamatin, I., Molina, E. Comprehensive model of microalgae photosynthesis rate as a function of culture conditions in photobioreactors. Applied Microbiology and Biotechnology 2013. 97 (17), pp. 7627-7637
  • de Godos, I., Mendoza, J.L., Acién, F.G., Molina, E., Banks, C.J., Heaven, S., Rogalla, F. Evaluation of carbon dioxide mass transfer in raceway reactors for microalgae culture using flue gases. Bioresource Technology 2014. 153: 307–314.
  • Mendoza, J.L., Granados, M.R., de Godos, I., Acién, F.G., Molina, E., Banks, C., Heaven, S. Fluid-dynamic characterization of real-scale raceway reactors for microalgae production. Biomass and Bioenergy 2013. 5 4 267 e 275.
  • Gómez, C., Escudero, R., Morales, M.M., Figueroa, F.L., Fernández-Sevilla, J.M., Acién, F.G. Use of secondary-treated wastewater for the production of Muriellopsis sp. Appl Microbiol Biotechnol 2013.) 97:2239–2249.
  • Mendoza, J.L., Granados, M.R., de Godos, I., Acién, F.G., Molina, E., Heaven, S., Banks C.J. Oxygen transfer and evolution in microalgal culture in open raceways. Bioresource Technology 2013. 137 188–195.